科学史评话最新专辑

玉兔号一直在月球上不断工作，成果颇丰。它不仅仅是简单的超期服役，而且还超了10倍多。它在月球上足足工作了972天，它一次次的休眠，又一次次的醒来。它一直在坚持发送数据，但是随着时间的推移，信号也变得模糊不清，一直到2016年的7月31号，玉兔号停止发送信号，至此任务才正式结束。

在当时，玉兔号算是创下了记录，它成了在月球表面工作时间最长的一个探测器了。不过呢，很快，它的这个记录又被它弟弟玉兔二号打破……

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大家好，我是吴京平啊，不好意，这个礼拜我还得请个假。因为这个周六，我给一家读书会，做了一个长达六个小时的讲座，讲航天史。

这是我第一次给一群平均年龄比我还大的伙伴们讲课，反正现场望去，大家的头发几乎都是花白的，包括我在内。人家这个读书会已经坚持组织了20年了，真是不容易。好在现场气氛还不错，我讲了很多相对比较复杂的过程和原理，大家还都能听懂。而且大家兴致都很高，尤其对起那几天的大阅兵特别感兴趣。我也聊得很嗨，以往给小朋友们做讲座，聊起来没这么深入。

因为讲座时间很长，上下午各三小时。所以需要准备的内容就特别多，光是PPT我就准备了一个礼拜。所以，这个周末我基本上就没时间准备周末的节目了，只能请假。有关嫦娥系列探测器的事儿，只能放到下次再聊了。对了，下个周五，我再徐家汇书院还有市民夜课的线下讲座，我还得写PPT，反正还有一大堆事儿等着我呢。

好啦，咱们下次再说。

到了2012年的4月份，地面上的工程师和科学家们再一次让嫦娥2号“改行”了，让它从地日L2点一杆子支出去，去拜访一下700万公里之外的图塔蒂斯小行星，这一下是彻底走远了。

我做了这么多期节目了，从来没见过这么不务正业的探测器。这都哪儿跟哪儿啊？由此，嫦娥2号从从探月优等生变成了深空拓荒者，变成了一颗名副其实的深空探测器了。所以啊，别人要问您，我国第一个深空探测器是哪一个啊？您千万别把嫦娥2号给忘了。

那么，地面人员为啥会选中这个图塔蒂斯小行星呢？这可就说来话长了。

首先是粗筛，现在嫦娥2号纯属退休返聘，发挥余热。太远的地方去不了。控制在1500万公里之内。在这个范围内，测控网的天线还能收到信号。

另外，时间不能太早，因为为了支援后续的嫦娥3号和4号，喀什和青岛原有的测控站要升级。喀什测控站要新增一台35米直径的大天线，新建的佳木斯测控站要建造一个66米口径的大天线。基础设施建造也是要花时间的。所以，嫦娥2号和目标的汇合时间应该是在2012年10月到2013年6月之间。

另外，目标总要跟地球有点关系，跟地球八竿子打不着的小天体，探测的必要性不大。只有那些时不时就横穿地球轨道的小天体才有探测的必要性。你不得防止它们撞上地球嘛……

火星的半径差不多只有地球的一半，地球的地核半径为3480公里，火星的内核为1830公里，半径差不多也只有地球的一半。这个比例倒也差不多。这种球形的大行星，都经历过分异的过程。想当初，这个大球在形成的时候，都处于熔融状态，密度大的物质都往内核里沉淀，比较轻的物质飘在最上层，你别看地面上的石头好像是挺沉的，其实密度并不算大。大理石和花岗岩，密度和玻璃以及铝的密度差不多。平均也就在2.5~3.2克/立方厘米之间。地幔组成物质就比如橄榄石、石榴石等等，这些密度就比花岗岩大多了。石榴石的密度普遍在3.5~4.3之间。

地核的处于高温高压环境下，主要成分是铁镍这种金属，密度可以达到12克/立方厘米。火星的内核相比地球来讲就小多了，没有那么大，这就说明火星的内核一定含有比较轻的元素，比如说氢和氧。这些元素的存在，可以降低凝固点。

洞察号是固定不动的，是个非常好的无线电发射源。美国人在环绕火星的轨道上有好几个环绕器，都可以用天线精确测量这个无线电发射源的位置和角度。地球上的大天线，可以精确的观测这个无线电发射源。进而计算出火星自转的精确细节。

地球和火星这种大型天体，其实都并不是老老实实的自转，轴线始终会出现章动，也就是像搅屎棍一样搅合。地球是受到太阳和月亮的扰动，因此才会出现这种搅屎棍一样的章动。而且这种章动也受到地球内部地幔和地核的影响，毕竟这东西都是软的，你不能拿它们当做刚体去对待。你去转动一个煮熟的鸡蛋和转动一个生鸡蛋，效果明显不一样。这就是最简单的区分方式。

同样，我们也可以精确测量火星的自转情况，大致可以判断核心到底是不是液态，到底流动性如何。所以，科学家们推测，火星的核心可能是完全液态的。地球的核心比较大，相对来讲就复杂多了。地下是个高温高压的世界，高温倾向于让物质熔化，变成液体，高压又倾向于物质变成固体。到底哪种因素占主导，这还不一定呢。地核靠外的这一层是液态的，再往下又变成固态的了。火星核心相对简单一点，应该是全液态的。

凤凰号有的那些功能，洞察号基本上也有。但是洞察号多了两样东西，一样叫做“内部结构地震实验”，缩写叫“SEIS”，说白了就是个地震仪。另外一个叫“热流和物理特性包”，缩写HP³。这东西本质上就是个打洞的钻头，按照NASA的设计，这东西需要钻进地下5米深的地方，测量火星的热量散失情况。道理也很简单，既然火星在逐渐冷却，内部热量在不断的流失，内部肯定会比外部温度要高一点。要想探测这种热流散失，就必须往地下打洞。

所以啊，InSight这个词被我们翻译成“洞察号”还真是一语双关。可不就是打个洞察看一下嘛。总而言之，这两种仪器都是为了研究火星的内部结构而设计制作的。你要了解火星，不能只看脸，只拍照，你还得摸一摸温度，量一量心跳。

洞察号的探测器平台是美国人做的，但是这两样关键仪器是欧洲人多国合作的产物。地震仪是由法国航天局设计和生产，巴黎地球物理研究所、瑞士联邦理工学院、马克斯·普朗克太阳系研究所、伦敦的帝国理工学院、高等航空与太空学院和喷气推进实验室参与研发的。说白了，这东西就是个加速度计，能够测量XYZ三轴加速度。火星上的轻微震动都能被它探测到。

过去，美国人在海盗2号着陆器上也带了地震仪，但是这种地震仪无法屏蔽探测器内部产生的各种干扰震动。这次洞察号就不一样了，人家这台地震仪是安装在洞察号的体外。洞察哈和凤凰号一样，不是都带着那种挖土的机械臂吗？头上装个挖斗，乍一看跟小号挖掘机似的？这回啊，这个铲子还能兼任吊车，可以把这个地震仪吊放到距离洞察号本体远一点的地方，用软线和本体连接……

大家好，不好意思，这个礼拜我还得请假。周末的音频节目只能顺延到下个礼拜了。因为这个礼拜事儿太多，我还要马上出发去青海，去带我们青海营的小伙伴们。汪老师带前半截，我带后半截。汪老师已经和小伙伴们一起参观了敦煌莫高窟。敦煌的夜市也还挺热闹的，好多人啊。我看到他们发的照片了，可惜我不在。我带的后半截就没这么幸福了，我们主要行程就是在柴达木盆地里转悠，路过的都是小镇，没这么多人。

对了，8月12号刚好是英仙座流星雨的极大期，这次刚好有机会，可以和小伙伴们在光污染比较少的地方好好看一看，唯一的问题的月亮比较大。接下来还要去参观几个著名的盐湖，比如翡翠湖，比如小柴旦，但愿行程一路顺风。

好，就说这么多吧，我们下次再说。

火星实验室因为比较重，整个系统达到了3.4吨的重量。只能用更强大的宇宙神5号来发射。整个系统包括火星车，外壳+防热大底，巡航级、降落伞系统和太空吊车系统组成。除了太空吊车以外，其他的设备以前都使用过，无外乎这一次的尺寸大了点。唯独这个太空吊车是个新装置，甚至在地球上都没办法完全测试，到底灵不灵，只有天知道了。

好奇号火星车的外形大致是个方形，下边装着6个轮子，靠悬挂装置和车身连接。盒子的左前方装着一根机械臂，右前方装着桅杆，车身上装了若干分析仪器。因为不需要太阳能电池板，背部空间全空出来了，仪器的开口多数都在背上。车尾巴上翘着通信天线，可以和地球建立数据通信，如果看不到地球，则可以利用卫星中继，和地球保持联系。

桅杆上装着一个方盒子，可以实现转向和俯仰，就像脑袋一样。两只立体相机安装在下相当于巴颏的位置。你可能奇怪，为啥眼睛不长在脑门上呢？因为脑门的部位被占用了。脑门上安装了一台激光发射装置，以及光谱分析仪。好奇号可以利用激光来照射石头，把石头烧到冒烟为止，通过分析烟尘光谱，就可以知道岩石的成分。这种好处是可以远距离测量成分，火星车也不是哪里都能爬得上去，对于远方的岩石，只能采用这个办法分析成分。

桅杆中间装有大气传感器，可以用来测量大气的参数。机械臂有3个关节5个自由度，人的手臂有7个自由度，相对来讲，机械臂有5个自由度也就够用了。机械臂上装着显微镜，装着打洞取样的钻机，装着alpha粒子质谱仪。其他的仪器就都装在背上，除了降落摄像头装在肚子底下。上次凤凰号的降落摄像头就不顶用，好奇号自然是不会再犯这个错误了。

对了，为了校准机械臂上的摄像头，在机身上带了一个校准的图案色板。由几块色块和由大到小的一串字符组成。色块是校准颜色的，字符是校准分辨率的。再下边是一枚一美分的硬币，上边有林肯的头像，这枚硬币也有来历，这个版本是1909年发行的，100多年以来，一直都没变过。这个硬币也是用来校准摄像头的，但是选择用一枚一美分硬币，纯粹是JPL的科学家们的行为艺术。人家乐意……

凤凰号探测器的最主要的目标就是研究火星北极水的历史，以及评估冰和土交界处的生物学潜力。看看这个地方有没有孕育生命的客观条件。

凤凰号探测器不能移动，它落在哪儿就是落在哪儿。制造商是大名鼎鼎的洛克希德·马丁公司。凤凰号探测器发射重量670公斤。是用德尔塔2型运载火箭发射的。因为落到火星的过程中还需要降落伞，还需要反推火箭，防尘罩和防热大底，这些东西最后都是烧光扔光，最后真正落到火星上的只有350公斤了，所以这个探测器并不大。

整个凤凰号探测器外观长得像个圆形茶几，下边伸着三条腿。左手右手各伸出两个圆形的太阳能电池板，就像折扇一样展开。这个探测器带着一个长度达到2.35米的机械臂可以用铲子挖沙子。据说能在火星上刨出个深度达到50公分的坑，而且它可以把泥土和冰的混合样本送到凤凰号上的其他仪器之中进行分析。铲子后边还带了个电动砂轮，可以用来切削一些比较硬的石头或者是永久冻土。

当然了，铲子头上还得带个照相机，这样你挖到点什么才能第一时间被看到。

机遇号在登陆火星几个月之后就有了新发现。他们发现了一种非常小的球状颗粒大概只有3毫米那么大。这种球状颗粒富含铁元素，科学家们给他们起了个外号叫“蓝莓”。三氧化二铁是红色的，四氧化三铁就明显的发黑，微微有点偏蓝。这种微微偏蓝的岩石颗粒应该是含铁量不低。

我们在地球上也发现过大量的赤铁矿，赤铁矿有红色的也有黑色的。而且在地球上是广泛分布。要形成这种赤铁矿的分布，要么靠火山喷发，要么就靠水流的沉积作用。很多细菌能够在有水的条件下，把铁元素氧化成为三氧化二铁。一块铁扔到水里面逐渐生锈的过程，它不仅仅是简单的氧化还原反应，其中铁细菌啦、氢细菌啦、硫酸盐还原细菌啦、硝酸盐还原菌啦……也起了不小的作用。还是那句话，地球上纯粹的无机化学反应其实真的不是很多，好多事都有生命参与。

就机遇号当时所处的那个地理位置来看，跟火山喷发好像关系不大，应该跟水是有关系的。如果这种想法是正确的，那么也就意味着远古火星曾经有过大量的水。这些水和地球上的江河湖海是非常相似的。只要有水，七拐八弯的还是可以和生命扯上关系，生命就是人类最关心的一档的事儿了。

到了2011年，机遇号又发现了新的证据。发现了一层很薄但是很亮的石膏矿脉。石膏矿的生成也是离不开水的。石膏可以从海水中沉积。590~530万年前，有个“墨西拿成盐期”，整个地中海都被晒干了，成了一个巨大的盆地。这个过程积累了非常厚的石膏层。后来直布罗陀海峡被打开，大量的海水又灌进了这个巨大的盆地，地中海又恢复了原来的样子。但是那一层厚厚的石膏就成了记录这个地质事件的证据。

同样石膏的形成跟热液喷口也是有关系的，绕来绕去又绕到这个方向。总而言之，勇气号与机遇号的最主要的发现，就是证明火星早年间也是有大量的液态水的，火星上也曾经是温暖湿润，大河奔流。火星早期也具备生命演化和生存的条件。但是至今为止，我们依然没有找到火星生命的直接证据。